门捷列夫周期律，镓的发现，以及中国公使的感悟

《化学鉴原》中译本书影

按韦而司（David Ames Wells）实为美国人，主要身份为经济学家

《化学分原》中译本书影

按此书母本为蒲陆山在包曼（John Bowman）原书基础上增订而成

在郭嵩焘的日记中，留有多则同马格里、罗丰禄谈论化学的记录，例如1877年6月2日记马格里 “言化学，分别本质不变者六十三种”，12月2日记 “稷臣 （罗丰禄字） 在京斯科里治 （国王学院 Kings’College 的音译） 学习化学……言化学书精者”，12月18日记 “罗丰禄留谈化学，极可听”，1878年11月14、15日连续两天听马格里讲化学等。1878年2月25日的一则日记特别值得注意：数十年前，英人有纽伦斯，推求六十四品中应尚有一种，而后其数始备。至一千八百七十一年，日耳曼人曼德勒茀始著书详言之，谓合各种金质，辩其轻重，校其刚柔坚脆，中间实微有旷缺，应更有一种相为承续。至是法人洼布得隆又试出一种金，在化学六十四品之外，名曰嘎里恩摩，其质在锡与黑铅之间。其试法亦用英人罗尔曼洛布尔斯光气之法：凑合五金之质，加之火而以镜引其光，凡有本质不能化者，必得黑光一道。杂六十四品试之，则得黑光若干道。又于其光之左右疏密，以辩知其为何品。上文中的 “纽伦斯” 就是1862年提出 “八音律” 的纽兰兹，“六十四品”即当时已知的64种元素；“日耳曼人曼德勒茀” 应是 “俄罗斯人门捷列夫”之误，按门捷列夫曾于1859前往德国海德堡大学学习并出席了次年在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家大会，他在1871年发表的第二篇论文中对两年前提出的周期表作了进一步完善；“微有旷缺” 是指他在周期表中留下的空位；“洼布得隆”就是布瓦博德兰，“嘎里恩摩” 就是元素镓 （gallium） 的音译； “黑铅” 不是单质元素，这里应该是锌的化合物，原文的意思是说新元素镓的质 （原子量） 在锌和锡之间；“罗尔曼洛布尔斯”即英国天文学家洛克耶 （Joseph Norman Lockyer, 1836-1920） ，他也是著名的《自然》杂志的创刊人与元素氦的共同发现者，“光气之法” 指他所改进完善的光谱分析法。 郭嵩焘当天日记没有交代信息来源，然而前一天的日记提到使馆随员及船政学堂督学李凤苞 （字丹崖，1834-1887） 携罗丰禄自 “满吉斯” （曼彻斯特） 归来向他汇报，则 “略记丹崖所游历，以备他日访求。”学者认为郭嵩焘记下的，正是罗丰禄讲述的 “曼德勒茀” 与 “洼布得隆” 关于镓之发现的故事。

《伦敦电讯画报》（增刊）1877年2月24日刊登的郭嵩焘像

英国伯明翰造币厂铸造的罗丰禄纪念章 图源：the-saleroom

法国天文学家勒维耶 英国天文学家亚当斯 图源：维基百科 无独有偶，恩格斯在《自然辩证法》中，也将门捷列夫的工作与海王星的发现相提并论。下面这段话是很多学习自然辩证法的中国学生熟悉的：门捷列夫通过——不自觉地——应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业恐怕可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。按照于光远等人在1984年修订版中的注释，恩格斯这份题为 “辩证法” 的手稿大约写于1879年末，与郭嵩焘有关门捷列夫的日记几乎同时，而且当时也住在伦敦。这不禁让人猜想，恩格斯与郭嵩焘 （或罗丰禄） 的说法是否有一个共同的来源呢？或者说，他们是否读过同一份报纸、同一本小册子，或者同一位当红科普名人撰写的文章呢？ 门捷列夫发现元素性质随原子量递增呈现周期变化的时候，并不了解其中的原因。从一定程度来讲，他的元素周期表只能算是一个不错的唯象模型，包括他本人在内的许多科学家都曾对初始的周期表做过修改。19世纪末以来，许多物理学家、化学家都为揭穿这一周期律背后的奥秘付出了艰辛的努力；但是直到20世纪初叶量子力学诞生之后，科学家们才有可能从原子结构的角度做出更合理的解释。即便如此，现今年满150岁的化学元素周期表仍然不能称为圆满，有人声称 “目前还不清楚为什么周期表会存在1000多个版本，也不知道是否存在一个最优版本”。就是说，仍有许多新的现象、新的挑战，需要新的实验、新的理论，以及多种学科领域的前沿科学家通力合作的介入，才能真正理解元素周期表的完形及其潜在的物理机制 （参看赛先生公众号译文《元素周期表150岁了，它圆满了吗？》） 。
斯洛伐克共和国布拉迪斯拉发市技术大学化学与食品技术系门前的化学元素周期律浮雕 图源：维基百科 毋庸置疑，门捷列夫元素周期表显示的科学发现的规律，特别是科学模型的提出以及科学的预见功能，是值得每一位当代知识人深思的。行文至此，偶然想起不久前权威部门发布的一个加强学风建设的意见，内中提到 “未经科学验证的现象和观点，不得向公众传播”。文件制定者的本意是鼓励中国科技工作者深入一线踏实工作，杜绝造假与浮夸，但是由于前后文交代得不够清楚，容易造成歧义。假如起草时能够更充分征求一线科学家的意见，或者起草人更多地了解一点科学史及科学发现的规律，相关的意见就会表述得更合理更严谨。